基于可调谐激光检测技术的甲烷传感器

利用甲烷气体在1 653 nm附近的近红外吸收光谱,采用谐波检测的方法提出一种激光式甲烷传感器的设计理念,满足对传感器"高可靠性、高精度、高灵敏度"的需求。     

浅谈热催化燃烧式甲烷传感器检测瓦斯的适用性

介绍了甲烷传感器的结构及原理、技术性能及影响其性能的因素,探讨了使用载体催化元件的适应性问题.     

激光甲烷传感器在煤矿工作面的应用研究

为解决煤矿工作面传统甲烷传感器定期标定、稳定性及精度不够等问题,对激光甲烷传感器机理进行理论研究,研制国内领先的低功耗长距离激光甲烷传感器,并应用于内蒙某大型高瓦斯矿工作面瓦斯监测,解决甲烷传感器标校周期短、精度低、寿命短等问题。     

基于光谱吸收激光式甲烷传感器

针对甲烷传感器存在的"高浓度中毒"、零点漂移、响应时间慢、受高温高湿及其他气体影响使用寿命短等缺陷,在近红外光谱控制技术日益成熟的前提下,提出了一种基于光谱吸收原理的激光式甲烷传感器,传感器能够及时、准确地检测瓦斯气体的产生源、浓度,对于煤矿安全生产有着十分重要的意义。     

光谱吸收式甲烷气体浓度检测理论与方法

基于甲烷气体的近红外吸收光谱,研究了光谱吸收式甲烷气体浓度检测方法。通过光源调制实现气体浓度的谐波检测,利用二次谐波与一次谐波的比值来消除由光源的不稳定和变化所引起的检测误差,并建立了谐波检测的数学模型,给出了甲烷气体谐波检测方案。     

可调谐半导体激光吸收光谱式甲烷传感器温度补偿技术

随着可调谐半导体激光吸收光谱气体传感技术的发展,基于该技术的矿用甲烷传感器成为当前煤矿瓦斯监测领域的研究热点,相关产品已陆续投入煤矿现场应用,由于煤矿应用环境的复杂性,传感器测量准确性受环境温度的影响较大。针对这一问题,提出了一种基于分段插值和重心插值的自适应融合的迭代补偿算法,该方法首先取标定温度下浓度的值,计算传感器测量温度影响率,然后求出重心拉格朗日插值的不同温度下的插值函数,在此基础上再对被测浓度甲烷值进行分段插值得到新补偿温度影响率,由该新的补偿温度影响率得到补偿后的甲烷值,依此实现自适应的迭代对激光吸收光谱气体测试数据进行补偿,并进行了大量相关实验验证,在高瓦斯情况下,测量误差减小到1%,在低浓度瓦斯情况下,测量误差减小到0.01%;工程应用结果表明该补偿技术的应用有效的减小了传感器甲烷浓度测量的误差,为激光传感器在煤矿现场的正常运行提供可靠保障。     

甲烷气体检测技术及其在煤矿中的应用

瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要灾害之一,而甲烷是瓦斯的主要成分,因此对甲烷浓度的准确检测对有效预防预警瓦斯灾害意义重大。基于甲烷物理化学性质的差异性特征概述了催化燃烧法、热导法、光干涉法、非分散红外光谱法和可调谐半导体激光光谱法的甲烷检测原理,探讨了不同原理的甲烷检测技术发展现状。在煤矿环境对甲烷检测技术的影响分析基础上,通过煤矿井下技术应用对比研究得出:催化燃烧法利用甲烷可燃性特征,适用于检测体积分数4%以下的甲烷,不适用于氧气浓度过低、甲烷浓度过高或存在含硫气体的井下环境;热导法利用含不同浓度甲烷的空气热导率的不同特征,适用于检测体积分数4%以上的甲烷,不适用于甲烷浓度低、二氧化碳浓度过高等井下环境;光干涉法利用含不同浓度甲烷的空气折射率的不同特征,适用于井下绝大部分环境,但不适用于二氧化碳浓度过高的井下环境;红外光谱法利用甲烷的气体选择性吸收的特征,适用于绝大部分井下环境,其中非分散红外光谱法受水蒸气、烷烃气体干扰,需进行算法优化以减小误差,而可调谐半导体激光光谱受其他气体干扰影响较小,但两者皆需采用补偿算法来减少受温湿度影响引起的误差。最后,对不同原理的甲烷检测方法进行了技术适用性综合对比分析,以期对煤矿甲烷检测技术的应用提供借鉴指导意义。     

煤矿用全量程激光甲烷传感器

设计实现了一种高性能煤矿用全量程激光甲烷传感器,传感器可以克服高温高湿等复杂环境带来干扰,具有选择性好,响应时间快等优点,更加适应于煤矿对甲烷传感器的要求。     

微型甲烷检测报警仪的研制

论述了甲烷检测技术的基本原理，确定了微型甲烷检测报警仪的电路结构，并对电路进行了分析，给出了实用电路。     

基于TDLAS技术的矿用激光甲烷变送器设计

激光甲烷传感器采用高选择性、高分辨率的光谱技术,既适用于粉尘、潮湿等恶劣环境,又具有功耗低、灵敏度高、响应速度快、对环境要求低、长期免标校的优点,为此设计了一种基于TDLAS(可调谐半导体激光光谱)谐波检测技术的激光甲烷变送器。详细介绍了TDLAS的技术原理,并给出设计方案。该设计通过实验数据分析,验证了方案设计的可行性。     

瓦斯及有毒、易爆气体浓度检测仪的研究与开发

近年来，我国煤矿多次发生瓦斯爆炸事故，瓦斯浓度检测已成为煤炭行业安全生产的突出问题。煤气作为一种可燃性、有毒气体，也是矿井大气中的重要组分，具有极强的危害性。随着单片机技术的进步，便携式仪器得到了迅速发展，其智能水平也有了明显的提高，逐渐成为一类主流的测量仪器。本文阐述了多组分气体的测量原理、及其软件硬件实现，设计了一种能检测瓦斯、煤气浓度的实用仪器。该仪器作为便携式多功能仪器，采用可充电电池供电，显示气体浓度值，并具有声光报警功能。     

基于DSP简易电网谐波分析装置的设计

介绍了一种仅用一台微型计算机及一台数字存储示波器和简单的外围电路即可实现对电网谐波检测的装置,给出了检测系统的硬件框图及Matlab仿真分析结果,验证了该方案的正确、可行性。     

矿灯式甲烷测报仪设计

给出了一种能够在0~4%浓度范围内对环境中的甲烷浓度进行检测报警的低成本便携式甲烷测报装置的设计。装置采用三维数表的方法逐点修正、补偿甲烷传感器零点、灵敏度系数随温度的变化。采用LCD显示检测值,灯光声响闪烁方式报警。测试结果表明,甲烷气体浓度测量误差小于±0.1%。装置与矿灯结合,可构成便携式甲烷测报型矿灯,应用于井下照明和甲烷测报。     

原位瓦斯检测仪集气装置的设计

近年来,瓦斯事故已经成为煤矿安全的"第一杀手"。设计一种通过水力封隔器对近水平孔孔底进行密封的集气装置,对于预防瓦斯事故具有重大意义。该装置通过水力封隔器对钻孔底部进行水力密封,并以纯机械方式自动完成集气。同时进行了室内试验并配合原位瓦斯检测仪进行了现场应用。     

瓦斯传感器检测方法研究

针对气体光纤传感器的检测原理,研究了一种全新的结合两种检测原理的瓦斯气体传感器系统。根据红外光谱吸收的方法,采用LED光源,将双波长差分检测结构与谐波检测原理结合起来。经实验表明,可提高系统的可靠性,降低系统误差。     

基于DSP和CPLD的谐波检测系统设计

为实时检测谐波,提高检测精度,以TMS320F2812芯片为控制系统,又增加了可编程逻辑器件(CPLD),设计了一种谐波检测系统。详细介绍了硬件各模块的功能特点和软件各模块具体实现流程图。该系统经测试表明,可有效验证谐波检测与控制算法的正确性,并即将投入实际运行。     

Design of Harmonic Detection Based on DSP and CPLD

为实时检测谐波,提高检测精度,以TMS320F2812芯片为控制系统,又增加了可编程逻辑器件（CPLD）,设计了一种谐波检测系统。详细介绍了硬件各模块的功能特点和软件各模块具体实现流程图。该系统经测试表明,可有效验证谐波检测与控制算法的正确性,并即将投入实际运行。     

瓦斯抑爆材料研究进展及瓦斯吸收剂初步研究

瓦斯抑爆材料作为瓦斯治理的辅助技术,在瓦斯爆炸发生后,可以降低瓦斯爆炸的危害。本文总结了瓦斯抑爆材料的研究进展,并提出以吸附降低瓦斯浓度的方式设计瓦斯抑爆材料的设想,并以甲烷作为瓦斯的模型气体,用顶空气相色谱法测定吸收液中甲烷的浓度,研究了3种吸收剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、土温80(Tween 80)对甲烷的吸收效果。结果表明三种吸收剂均对甲烷有一定吸收作用,且Tween 80的吸收效果最好。     

煤与甲烷气体相互作用机理的研究

甲烷气体 (瓦斯 )主要以游离和吸附态赋存于煤中已形成共识。但是关于煤层内真实甲烷气体状态方程与理想气体状态方程的偏差认识尚有不清 ,对煤表面吸附甲烷气体的相互作用机理的认识尚有差距 ,应用统计热力学与量子化学的理论 ,结合实验量化计算结果 ,对上述诸问题进行了分析和探讨。研究结果表明 :提出的真实甲烷气体状态的经验方程能更客观地反映煤层内游离甲烷气体的真实状态 ,用Morse势能经验函数能较客观地描述煤的芳香核表面吸附甲烷分子的相互作用过程 ,煤核表面吸附甲烷分子以正三角锥重叠式排列为最稳定的结构模型 ,而且以单层为主的物理吸附为特征。